PVC Spritzgießen

Das bekannte PVC heißt mit vollem Namen Polyvinylchlorid. Es ist praktisch der erste entdeckte Kunststoff überhaupt, allerdings war um 1835 die Zeit noch nicht reif, um die Bedeutung dieser Entdeckung zu würdigen. Als thermoplastisches Polymer entsteht PVC durch die typischische Kettenreaktion in der Kunststoffherstellung, d.h ein Monomer verbindet sich automatisch mit dem nächsten und es entsteht ein Polymer. Der Forscher Regnault hatte bei seiner Arbeit mit Chlor das Vinylchlorid entdeckt. Als er es einige Zeit in der Sonne stehen ließ, reichte die Hitze als Auslöser, und die Kettenpolymerisation zum PVC setzte ein. Es dauerte jedoch noch 90 bis 100 Jahre, bis der Stoff praktisch wiederentdeckt wurde und seinen Siegeszug um die Welt antreten konnte. Das ziemlich giftige Gas Vinylchlorid fand eine Zeitlang als Kühlmittel Verwendung, danach wurde es jedoch hauptsächlich zur Produktion von PVC eingesetzt.

Die Kunststoffe bei der Stocker Kunststoff GmbH

Geschichte des PVC

Eigentlich besitzt das Polyvinylchlorid ziemlich spröde Eigenschaften, die es für viele Einsatzgebiete unbrauchbar werden lässt. Jedoch wurde bereits früh um 1935 entdeckt, dass man die Eigenschaften des Kunststoffes mit sogenannten Additiven verändern konnte. Schon 1945 entwickelte man bei den I.G. Farben das erste Weich-PVC, mit dem die Formbarkeit des PVC nachhaltig erhöht werden konnte. Jetzt stand der Massenproduktion nichts mehr im Wege und immer neue Anwendungsmöglichkeiten begeisterten Industrie und Kunden. Das PVC war als extrem preiswerter Kunststoff so erfolgreich, dass es mit seinen vielen Eigenschaften nach dem Krieg zum meist produzierten Kunststoff der Welt avancierte. Bodenbeläge, Bauteile, Rohre, Schuhsohlen, ja selbst alle Schallplatten wurden schließlich aus diesem Material hergestellt, wenn man es dafür auch Vinyl nannte. Mit den passenden Additiven stellte man sogar Kunstleder aus Polyvinylchlorid her, das bis auf den Geruch kaum vom natürlichen Leder zu unterscheiden war. Zudem war das Polyvinylchlorid aufgrund des hohen Chlorgehalts nur schwer entflammbar. Der geringe Preis bei der Herstellung war vor allem der Natronlauge geschuldet. Natronlauge ist als Grundsubstanz für viele Seifen und Waschmittel unverzichtbar. Bei der Herstellung bzw. Verarbeitung entsteht das Chlor, mit ihm ließ sich dann billig das PVC erzeugen. Das Polyvinylchlorid ohne Zusätze wird als PVC-U bezeichnet (für unplasticized), während das veränderte PVC als PVC-P bekannt ist.

PVC als idealer Kunststoff – mit Einschränkungen

Das PVC-U ist eigentlich ein vielfältig verwendbarer Werkstoff, der besonders im Baugewerbe eingesetzt wird. Es ist säure- und laugenbeständig und lässt sich gut mit spanabhebenden Techniken bearbeiten. Jedoch behält er seine guten Eigenschaften nur bis zu ca. 60° Grad Celsius. Danach nimmt seine Instabilität und damit auch die Korrosionsneigung zu. Bei unter -5° Grad neigt das PVC-U zur Sprödigkeit, womit sich die Bruchgefahr erhöht. Um dieses zu verhindern, kommen die Additive ins Spiel, die die Witterungs- und Temperaturbeständigkeit, die Elastizität und die Zähigkeit verbessern. Jedoch stehen einige Weichmacher des PVC-P unter strenger Beobachtung. Diese sogenannten Phthalate ändern zwar die Eigenschaften des Polyvinylchlorid, sind aber nicht untrennbar mit ihm verbunden. So kommt es zur Ausdünstung und damit Freisetzung vor allem auch in Verbindung mit Fetten oder bei längerer Lagerung. Seit geraumer Zeit stehen einige dieser Phthalate im Verdacht, Krebs und andere Krankheiten auszulösen. Daher hat man in der jüngsten Vergangenheit spezielle Additive entwickelt, die sich anders verhalten. Inzwischen gibt es viele Formen des PVC auf dem Markt, deren Gruppen mit unterschiedlichen Buchstaben eingeteilt werden. Neben den Obergruppen PVC-U und PVC-P finden sich PVC-C (hoch chloriertes PVC), Mischungen mit anderen Kunststoffen wie PVC+PE-C oder PVC+NBR. Desweiteren sind PVC-E, PVC-M, PVC-HI oder PVC-S bekannt, alle mit unterschiedlichen Ausprägungen der Eigenschaften.

Entsorgung und Recycling beim PVC

Dennoch bleibt das Material etwas problematisch als Kunststoff. Seine Stabilität und Haltbarkeit lässt ihn zwar über längere Zeiträume einsetzen, jedoch die Entsorgung dieser Kunststoffe ist aufwendig. Einerseits wird bei der Lagerung auf Deponien viel Platz benötigt, andererseits lässt sich nicht ausschließen, dass nach langen Jahren nicht doch Inhaltsstoffe austreten und die Böden belasten. Wenn diese Kunststoffe verbrannt werden, lässt sich zwar daraus Energie gewinnen, jedoch entstehen giftige Gase wie der Chlorwasserstoff. Die Industrie betreibt inzwischen ein Rücknahmesystem, beim reinen Thermoplast-Recycling lassen sich durch Einschmelzen und Neuformen immerhin noch einfache Bauteile herstellen.

Das Spritzgießen von PVC

Diese lange Vorrede war in gewisser Weise nötig, um zu erklären, warum der PVC Spritzguss heute nicht von allen Unternehmen im Spritzguss-Bereich durchgeführt wird. Zwar lässt sich PVC als Thermoplast bei Temperaturen von unter 200° Grad sowohl spritzgießen als auch extrudieren. Das Extrudieren wird vor allem für die Rohre aus PVC eingesetzt. Beim Spritzgießen gelangt das PVC mit einer besonders gehärteten Schnecke ins Werkzeug, wo es erkaltet und anschließend entnommen werden kann. Das PVC hinterlässt sonst Rückstände, die die Oberfläche der Schnecke verkleben würden. Die Formung des PVC bei Temperaturen um die 150° Grad ist problematisch, da in dieser Region die Dehnbarkeit stark zurückgeht. Polyvinylchlorid zeigt somit nichtlineare Eigenschaften bei verschiedenen Temperaturbereichen. Dazu kommen die starken Unterschiede, die mit dem Einsatz der vielen verschiedenen Additive einhergehen. Die Weiterverarbeitung des Materials für zusammengesetzte oder anderweitig modifizierte Spritzgussteile ist aufwendig, da je nach Zustand Schneiden, Zerspanen, Kunststoffschweißen oder auch Spezialkleber eingesetzt werden müssen. Daher sind nur wenige Unternehmen auf das Spritzgießen verschiedenartiger Spritzgussteile aus Hart-PVC und Weich-PVC eingerichtet. Das Spritzgießen mit PVC ist heute eine häufig verwendete Technik für die Herstellung von Armaturen und ähnlichen Bauteilen. Weitaus häufiger als mit dem Spritzguss werden jedoch Hohlkörper und ähnliche Produkte aller Art durch die Extrusion erzeugt.

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